2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study on micro-explosion mechanism and droplet scattering behavior of emulsion droplet
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17K18320
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
山田 圭祐 富山高等専門学校, 商船学科, 講師 (40707949)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | エマルション燃料 / ミクロ爆発 / 単分散エマルション / 膜乳化法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
W/Oエマルションの分散水滴の粒度分布に着目し，高温壁面上における蒸発およびミクロ爆発挙動の観察を行った．エマルションのベースはn-ドデカンおよびn-ヘキサデカンとした．多分散エマルションは攪拌法，単分散エマルションは膜乳化法をそれぞれ採用した．ベース燃料をn-ドデカンとしたとき，多分散エマルションを高温壁面上で加熱すると高頻度で分裂（強いミクロ爆発）が発生したが，これと同程度のザウター平均粒径をもつ単分散エマルションでは，ほとんど分裂が発生しないという相違が確認された．また，これよりも分散水滴径の大きい単分散エマルションでも，分裂の発生頻度が大幅に低下する傾向が見られた．これらの試料は燃料油，水，界面活性剤の配合割合が同一であることから，分散水滴の粒度分布の違いによる影響と考えられる．W/Oエマルション中に無数にある分散水滴は，そのサイズが小さく，均一であるほど乳化が安定するが，壁面上で加熱した際の分散水滴の凝集，合一過程の差異として現れ，これが分裂の発生頻度の違いに寄与したと考えられる．
続いて，高沸点のn-ヘキサデカンをベース燃料とするエマルションでも，多分散エマルションと複数の単分散エマルションを作成，液滴を高温壁面上で加熱し挙動の観察を行った．分散水滴の粒度分布の違いによらず，すべてのエマルションにおいて高頻度で分裂が発生し，その発生時期はほとんど同程度であった．高温壁面に滴下後，乳白色のエマルションが相分離し，透明な部分が現れるまでの時間にもほとんど違いが無く，粒度分布が液滴の内部挙動やミクロ爆発挙動に及ぼす影響は確認されなかった．
以上のことから，低沸点成分をベースとするエマルションでは，乳化安定性を向上させると液滴加熱時にミクロ爆発が抑制されてしまうのに対し，高沸点成分をベースとするものは，乳化安定性が液滴のミクロ爆発に及ぼす影響は小さいことが明らかとなった．
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